Загадка первых мгновений Вселенной: что обнаружили физики

Исследователи из Института современной физики Китайской академии наук (IMP CAS) предложили инновационный метод обнаружения кварк-глюонной плазмы (QGP) — состояния материи, которое существовало в первые мгновения после Большого взрыва. Это открытие проливает новый свет на природу ранней Вселенной и её эволюцию.

Около 13,8 миллиарда лет назад Вселенная находилась в экстремально горячем и плотном состоянии. Тогда элементарные частицы — кварки и глюоны — существовали свободно, не образуя привычных нам атомов. Это состояние называется кварк-глюонной плазмой. Вскоре оно охладилось, и материя начала приобретать знакомую форму — с протонами, нейтронами и атомными ядрами.

Создание QGP в лабораториях стало важным шагом в физике высоких энергий, но зафиксировать его с высокой достоверностью было сложно. Учёные теперь предлагают использовать соотношения выбросов различных частиц как новый индикатор этого состояния. В частности, анализ проводился с применением усовершенствованной многофазной модели, моделируя столкновения ядер кальция-40, кальция-48 и золота-197.

Интересный эффект наблюдался при сравнении результатов: при увеличении массы сталкивающихся ядер возникали аномальные изменения в коэффициентах выхода частиц, таких как Λ-гипероны, мезоны и протоны. Эти отклонения оказались тесно связаны с присутствием QGP: в состоянии свободного потока кварков и глюонов подавляется вторичное столкновение адронов, в отличие от обычных условий, где таких частиц становится больше.

Новый зонд обладает высокой чувствительностью и значительно снижает модельные ошибки. Он открывает дополнительные возможности для построения фазовой диаграммы квантовой хромодинамики (КХД) и даёт ключ к пониманию структуры материи при экстремальных плотностях. Это ещё один шаг к восстановлению картины первых мгновений существования Вселенной.

Уточнения

Кварк-глюо́нная пла́зма (КГП, ква́рковый суп, хромопла́зма) — агрегатное состояние вещества в физике высоких энергий и элементарных частиц, при котором адронное вещество переходит в состояние, аналогичное состоянию, в котором находятся электроны и ионы в обычной плазме.